| 燃气涡轮发动机预旋系统压比和熵增的作用机制与理论分析 |
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| 作者姓名： | 林阿强 刘高文 吴衡 畅然 冯青 |
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| 作者单位： | 1. 西北工业大学 动力与能源学院, 西安 710129;2. 西北工业大学 陕西省航空动力系统热科学重点实验室, 西安 710072;3. 新奥能源动力科技(上海)有限公司, 上海 200241 |
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| 基金项目： | 国家科技重大专项;中央高校基本科研业务费专项 |
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| 摘 要： | 预旋供气系统作为涡轮转子高温热防护的重要保障, 具有复杂转静部件的功热转换问题。重点开展理论分析, 详细揭示了预旋供气系统压比、熵增和温降特性的关联机制和演化规律, 提出压比效率的数学模型, 并综合评估转动部件叶轮效应的影响机制。通过公式推导和理论分析表明, 在绝热定比热条件下, 静子系压比和熵增均随供气流量增加而单调递减。转子系压比-熵增特性取决于供气流量、转盘转速和系统温降的影响。将复杂系统温降的关联式分解为速度系数和转子马赫数的强关联函数, 明确指出系统压比随供气流量增加而减小, 并随转盘转速增加基本呈现增大趋势。当预旋喷嘴旋转比大于预旋半径比的倒数时, 随着转盘转速增大, 系统压比反而减小。在来流工况和预旋半径比不变时, 预旋供气系统内降低熵增损失是提高系统压比的重要途径。通过系统地评估转动部件叶轮效应发现, 在不改变转子马赫数且保证系统压比不变的条件下, 叶轮效应可以提高喷嘴出口速度系数, 增大系统温降, 并降低系统功耗。因此, 压比和熵增特性的关联机制可以有效评估预旋供气系统性能设计的优劣。
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| 关 键 词： | 涡轮盘腔 预旋供气系统 压比效率 熵增 叶轮效应 预旋半径比 |
| 收稿时间： | 2021-06-03 |
| 修稿时间： | 2021-06-30 |
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